試論如何在科技館中開展中小學機器人教育

李艷霞

【摘 要】隨著機器人產業的發展，世界各國都認識到，培養機器人設計與操作人才的重要性。因此，紛紛出臺政策加強對中小學生的機器人教育。科技館作為重要的校外教育機構，也有必要在此領域發揮自己的作用。通過分析認為，科技館的機器人教育應定位于中小學機器人校內教育的補充與提高，提出在建構主義教育理論的指導下，以項目學習的模式，開展機器人俱樂部、夏令營及機器人比賽等形式的中小學生機器人教育。

【關鍵詞】科技館中；小學機器人；教育建構主義；項目學習

【中圖分類號】G266 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）08-0047-01

一、前言

自上世紀50年代以來，隨著人工智能技術的迅速發展，機器人產業也發生了日新月異的變化。雖然其初衷是為工業、農業、國防等領域服務，但隨著技術的進步及社會需求的發展，它已對普通公眾的生活產生了潛移默化的影響，在醫療、教育、娛樂、交通等領域都能看到機器人“身影”，這也使人們愈來愈認識到，培養機器人設計與操作人才對機器人產業發展的重要性。因此，目前很多中小學校和校外機構都開設了機器人教育及培訓課程，這對機器人人才儲備而言具有重大意義。而作為校外教育不可或缺的一個環節，科技館在中小學機器人教育體系中理應占據一席之地，發揮出自己的作用。那么，如何發揮呢？筆者認為，應在明確機器人教育的概念、厘清其發展現狀的基礎上，結合科學教育理論，確定合適的教育模式并加以實施。

二、機器人教育的概念

伴隨著“機器人”這個詞的誕生，社會各界一直對它的定義爭論不已，但是一般說來，人們都可以接受這種說法，即機器人是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。聯合國標準化組織采納了美國機器人協會給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機；或是為了執行不同的任務而具有可改變和可編程動作的專門系統。”那么，什么是“機器人教育”呢？根據目前被廣泛采用的彭紹東教授的定義，“機器人教育”就是學習、利用機器人，優化教育效果及師生勞動方式的理論與實踐。

國內外目前所開展的主要是前兩個類型，即機器人學科教學（RSI）和機器人輔助教學（RAI）。前者是指以機器人為對象進行學習，學習的內容是“機器人學科”；而后者指的是以機器人為工具進行學習，學習的內容是“自然科學的各個學科”。由于國內外情況的差異，我國中小學目前所開展的機器人教育以“機器人學科教學”為主，而國外則兩種教育類型發展較為平均，并無特殊偏重。

三、國內外中小學機器人教育的現狀

在一些發達國家，機器人教育已經成為中小學教育的熱點。在美國，一般通過機器人技術課程、機器人輔助教學課程、課外活動及機器人主題夏令營等定期活動來對中小學生進行機器人教育。比如，美國加利福尼亞州高中工程與技術聯盟在為高中生開設的工程與技術選修課程中，提供了ROBOTICS課程，主要介紹機器人技術歷史，基礎，術語，微控制，傳感器，程序控制等方面的知識；美國國家自然基金支持的項目“K—12教育中的機器人技術”，目的是幫助K—12教師以及其他教育者開發或改進以機器人作為一種工具，來教授STEM的課程和開發機器人技術課程；印地安那州的Purdue大學與LAFAYETTE學校合作，在5至8年級學生課外活動中開展的ROBOTICS項目；CarnegieMellon大學提供的針對高中生的ROBOCAMP暑期機器人計劃，通過八星期的課程，使學生懂得一些基本的與機器人有關的電子，機械和計算機科學知識。在日本，其機器人產業的發展已經超過了歐美各國，這與他們對機器人教育的高度重視密不可分。他們不光在各個大學設立了機器人研究專業，并且在中小學的教學大綱中也加進了機器人課程。每年定期舉辦針對不同層次學生的機器人設計和制作大賽，各個學校也會在假期舉辦機器人研習營，從而形成了一個多角度、全覆蓋的機器人教育體系。此外，英國、俄羅斯、巴西、新加坡等國也早已出臺了多項措施推進本國的中小學機器人教育發展。而我國的中小學機器人教育則起步較晚，且覆蓋面較小。2000年，北京景山學校以科研課題的形式將機器人普及教育納入到信息技術課程中，在國內率先開展了中小學機器人課程教學。2001年，上海市西南位育中學、盧灣高級中學等學校開始以“校本課程”的形式進行機器人活動進課堂的探索和嘗試。2005年，哈爾濱市正式將機器人引入課堂教學，在哈爾濱師大附小、60中、省實驗中學等41所學校開設了“人工智能與機器人”課程，用必修課形式對中小學生進行機器人科學方面的教育。除了這些進行正規課堂教學的學校外，有些中小學則采用興趣班、培訓班的形式開展機器人教育。慶幸的是，我國政府已經意識到中小學機器人教育的重要性，并在“課標”中有所體現。如教育部在2003年4月正式頒布的《普通高中技術課程（實驗）標準》中，首次在“通用技術”科目中設立了“簡易機器人制作”模塊，它是基于計算機技術的學習平臺、將機械傳動與單片機的應用有機組合的一個選修課程模塊。現在，新的高中課程標準在“信息技術”科目中也已設立了“人工智能初步”選修模塊，這是我國高中階段開展人工智能教育邁出的第一步。不過值得注意的是，在我國中小學機器人教育體系中，科技館所占比例幾可忽略。我們認為作為青少年科普的重要陣地，科技館理應在中小學機器人教育中發揮更大的作用。

四、科技館與中小學機器人教育

1.科技館在中小學機器人教育中的定位。

作為校外科普機構，科技館不可能將完成“課標”為己任，而是應定位于中小學機器人校內教育的補充與提高。就中國的情況而言，我們認為，補充的內容應該是校內教育極少涉及的機器人輔助教學（RAI），而提高的內容是校內教育已有一定基礎的機器人學科教學（RSI）。

2.科技館在中小學機器人教育中可采用的指導理論。

在杜威“做中學”、皮亞杰的“發生認識論”以及維果斯基“心理發展的文化歷史學說”基礎上發展起來的建構主義教育理論（本文的討論范圍不包括激進的建構主義〈radicalconstructionism〉），近年來已經在科學教育領域中產生了巨大影響。建構主義認為，世界是客觀存在的，但世界的意義卻是由人建構的。它強調知識的動態發展性，并認為知識不是通過教師傳授得到的，而是學習者在一定的情境（即社會文化背景下），借助其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得。由于學習是在一定的情境（即社會文化背景下），借助其他人的幫助（即通過人際間的效能，而且在一定程度上進一步加劇了教務管理實務過多集中于教務處的狀況，必須加以改變。

五、結束語

上所述，教務管理工作是高校諸項管理工作中非常重要的一環，教務管理效果得好壞、管理質量的高低會直接影響學校教育教學目標的實現和高校人才培養的質量。因此，各高校都應對教務管理工作有清醒的認識，積極采取措施推進高校教務分層管理機制的建設，切實提高教務管理工作的效率和效能，確保高校人才培養目標得以實現，人才培養質量得以保證。

參考文獻

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